專利名稱：基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于電力電子變換器技術領域，涉及一種單相整流器軟上電電路，特別是涉及一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路。
背景技術：
對于交流電源供電的含有二極管整流電路的電力電子變換裝置，需要考慮軟上電問題，否則在上電階段電力電子變換裝置就會出現故障。常用的上電限流措施多采用在啟動階段在線路中增加限流電阻的方法，具體包括四種方法:(I)直流側或交流火線上串聯限流電阻，在上電時限流，但在上電結束后時利用繼電器自動切除；(2)串聯PTC熱敏電阻，利用其正溫度特性，在上電時限流，但在上電結束后利用繼電器自動切除；(3)串聯NTC熱敏電阻，利用其負溫度特性，在上電時限流，但在上電結束后時保留在線路上；(4)設置合理電路，在上電結束后，采用晶閘管或其它功率器件如IGBT短接上電電阻，晶閘管或其它功率器件仍然接在線路中。前兩種方法的問題是:在電阻切除時帶來了二次電流沖擊問題。第三種方法的問題是:只適合負載功率小于200W的應用場合。為此，對于大功率應用場合，需要對現有的上電限流電路進行改進，徹底解決上電沖擊電流問題。第四種方法的問題是，晶閘管流過電流時，形成壓降，產生消耗，降低整個電路的效率，引起難以解決的散熱問題。經過對現有技術的檢索發現，張相軍等在2011年6月的《電機與控制學報》中總結了兩種傳統的軟啟動電路，提出了 “一種啟動沖擊電流抑制電路”，即二級沖擊電流抑制電路，該電路可有效抑制啟動時的一次沖擊電流和二次沖擊電流，但是仍然存在沖擊電流，對電網的諧波電流沖擊比較嚴重，而且結構復雜，元器件數量多，控制不簡便。采用繼電器切斷上電用功率電阻或PTC電阻，會產生CLICK噪聲，不利于設備通過有關標準和規范，而且長時間使用后，會造成繼電器損壞，引起故障。此外，對于大功率負載而言，不適合采用繼電器切除上電用功率電阻或PTC電阻，繼電器難以選型。對于變頻空調的變頻器而言，上述四種方法及其改進方法都不適應現時的需要，主要表現在:(I)電路復雜；(2)效率低下；(3)附加成本高；尤其是(4)現場測試人員頻繁起停或上電變頻空調進行測試等操作，所采用的PTC電阻會因為發熱而產生很大的電阻，不能夠進行頻繁的充電，致使電解電容等不到充電，進一步使得后級逆變器、開關電源都不能運行，開關電源不能運行會造成控制電源缺失，而空調電氣系統中要求控制電源永遠先于動力電源存在，否則會造成一系列問題，因此原有變頻空調的上電電路不適合頻繁起動與停機
發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，用于解決現有技術中存在的上電沖擊電流，造成壓降、損耗、及散熱等的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路。所述單相整流器軟上電電路包括:單相交流電源，用于為所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路供電；整流電路，與所述單相交流電源連接，用于將所述單相交流電源輸出的交流電轉換成直流電；所述整流電路包括第一晶閘管、第二晶閘管、第一二極管、和第二二極管；上電電路，分別與所述單相交流電源和整流電路連接，用于限制上電產生的沖擊電流；所述上電電路包括第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三二極管、和第四二極管；儲能電路，分別與所述整流電路和上電電路連接，用于對整流電路輸出的直流電濾波并儲蓄電能；所述儲能電路包括一電解電容。優選地，所述整流電路中第一二極管的陰極連接第一晶閘管的陽極，第一二極管的陽極連接第二二極管的陽極，第二二極管的陰極連接第二晶閘管的陽極，第二晶閘管的陰極連接所述第一晶閘管的陰極。優選地，所述第一晶閘管、第二晶閘管、第一二極管和第二二極管構成半控的2H橋結構，第一晶閘管和第一二極管構成第一橋臂，第二晶閘管和第二二極管構成第二橋臂。優選地，所述上電電路中第一熱敏電阻的一端連接所述整流電路中的第一二極管的陰極，第一熱敏電阻的另一端連接第三二極管的陽極，第三二極管的陰極與第四二極管的陰極連接，第四二極管的陽極與第二熱敏電阻的一端連接，第二熱敏電阻的另一端連接所述整流電路中的第二二極管的陰極。優選地，第一熱敏電阻與第三二極管串聯，第二熱敏電阻與第四二極管串聯用于實現軟上電。優選地，所述儲能電路中的所述電解電容的正極形成直流電輸出正極，電解電容的負極形成直流電輸出負極。如上所述，本發明所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，具有以下有益效果:1、避免了因為上電而產生具有危害的沖擊電流，不會引起如電源側所接開關跳閘和負載側后級逆變電路的功率器件燒毀等問題。2、電路結構簡單，控制方便，適合頻繁起動與停機，直流電壓不會斷續。
圖1顯示為本發明的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路的結構示意圖。圖2顯示為本發明的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路在一個具體實例中的結構示意圖。元件標號說明I單相交流電源2整流電路3上電電路
4儲能電路
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。本發明提供一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，用于解決現有技術中存在的上電沖擊電流的問題。以下將詳細闡述本發明的一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路的原理及實施方式，使本領域技術人員不需要創造性勞動即可理解本發明的一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路。下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明。本實施例提供基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，如圖1所示，所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路包括:單相交流電源I，用于為所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路供電，所述單相交流電源I為二相交流電源，包括一條火線ACL和和一條零線ACN。整流電路2，與所述單相交流電源I連接，用于將所述單相交流電源I輸出的交流電轉換成直流電。在本實施例中，所述單相交流電源I輸出的交流電壓經過所述整流電路2后得到六脈沖的直流電壓。所述整流電路2包括第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2、第一二極管D1、和第二二極管D2。其中，第一二極管Dl的陰極連接第一晶閘管VTl的陽極，第一二極管Dl的陽極連接第二二極管D2的陽極，第二二極管D2的陰極連接第二晶閘管VT2的陽極，第二晶閘管VT2的陰極連接所述第一晶閘管VTl的陰極。所述第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2、第一二極管Dl和第二二極管D2構成半控的2H橋結構，第一晶閘管VTl和第一二極管Dl構成第一橋臂，第二晶閘管VT2和第二二極管D2構成第二橋臂。上電電路3，分別與所述單相交流電源I和整流電路2連接，用于限制上電產生的沖擊電流。所述上電電路3包括第一熱敏電阻VR1、第二熱敏電阻VR2、第三二極管D3、和第四二極管D4。所述第一熱敏電阻VRl和第二熱敏電阻VR2也可替換為普通功率電阻。第一熱敏電阻VRl與第三二極管D3串聯，第二熱敏電阻VR2與第四二極管D4串聯。其中，第一熱敏電阻VRl的一端連接所述整流電路2中的第一二極管Dl的陰極，第一熱敏電阻VRl的另一端連接第三二極管D3的陽極，第三二極管D3的陰極與第四二極管D4的陰極連接，第四二極管D4的陽極與第二熱敏電阻VR2的一端連接，第二熱敏電阻VR2的另一端連接所述整流電路2中的第二二極管D2的陰極。第一熱敏電阻VRl與第三二極管D3串聯，第二熱敏電阻VR2與第四二極管D3串聯，用于實現軟上電。儲能電路4，分別與所述整流電路2和所述上電電路3連接，用于對整流電路2輸出的直流電濾波并儲蓄電能。所述儲能電路4包括電解電容C。所述電解電容C的正極形成直流電輸出正極DCP，電解電容C的負極形成直流電輸出負極DCN。本實施例所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路的具體工作過程如下:如果后面不接上電電路3時，所述單相交流電源I為二相交流電源，單相交流電源I輸出的交流電經過整流電路2后得到二脈動的直流電。所述儲能電路4中的電解電容C負載濾波和儲能。如果在電解電容C冷態下，二脈動的直流電直接為電解電容C充電，所述電解電容C會產生較高幅值的電流尖峰，流過二相交流電網，這樣會帶來一系列的危害，如電源側所接開關跳閘和負載側后級逆變電路的功率器件燒毀等等。而所述上電電路3的作用就是限制所述單相交流電源I上電時產生的有害電流尖峰。在本實施例中，在上電之初，所述上電電路3接入整流電路2的后級直流線路上，通過第一熱敏電阻VRl為電解電容C充電，充電時間常數為第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)與電解電容C的乘積，第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)阻值越大，充電越慢，產生的具有危害的電流尖峰越小。根據電解電容C的電容大小，合理設置第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)的阻值，這樣便不會引起如電源側所接開關跳閘和負載側后級逆變電路的功率器件燒毀等問題。在本實施例中，采用二組二極管，即第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3、第四二極管D4與熱敏電阻，即第一熱敏電阻VRl和第二熱敏電阻VR2串聯用于實現軟上電，并防止單只熱敏電阻過熱影響上電，消除直流側所接開關電源得不到電的情況，尤其適合頻繁啟動上電的應用場合。當所述電解電容C的電壓接近單相電源電壓最大值或其它合適的電壓值時，需切除第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)，否則整個電路無法正常工作或無法實現可控上電。此時，按照單相半控相控整流電路來處理，設置第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2的控制角為零，在不同的單相電源區間中，所述整流電路2的第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2分別正向偏置，經過驅動二導通。第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2導通后，電流流經第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2，管壓壓降在1.7V左右，等效于短接第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)，整個電路進入正常工作的狀態。所述第一晶閘管VTl—旦導通后，如果后級電路沒有停止工作，那么第一晶閘管VTl就不會自動斷掉。因此綜上，充電完畢后，所述整流電路2中的第一晶閘管VTl和第二晶閘管VT2可以觸發導通用于短接上電電路3中的第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)。所述上電電路3中的第一熱敏電阻VRl (第二熱敏電阻VR2)可以用于實現軟上電。第一二極管D1、第三二極管D3、第四二極管D4用于防止單相電源的相間短路，其陽極和陰極的位置可以互換。在本實施例中，所述單相交流電源I是可采用220V或IlOV等任意電壓等級的二相交流電源。所述整流電路2中的二相整流橋為支持35A/100。C，600V的二相整流橋。所述儲能電路4中的電解電容C為4X680 μ F，單只耐壓450V。所述上電電路3中的第一熱敏電阻VRl和第二熱敏電阻VR2冷態取值為68Ω且支持5W功率。第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2支持75Α/100。C，800V。第三二極管D3、第四二極管D4支持10Α/100。C，600V。第一二極管D1、第二二極管D2支持35A/100。C，600V。請參閱圖2，圖2為本發明所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路在一個具體實例中的結構示意圖。
該具體實例的工作原理與上述的具體實施方式
完全相同。唯一的區別是電路結構，即所述整流電路2中的第一晶閘管VT1、和第二晶閘管VT2的位置與第一二極管D1、和第二二極管D2的位置互換，即第一二極管D1、和第二二極管D2置于高端，第一晶閘管VT1、和第二晶閘管VT2置于低端。相應地，所述上電電路3置于低端。所述整流電路2，與所述單相交流電源I連接，用于將所述單相交流電源I輸出的交流電轉換成直流電。在該具體實例中，所述整流電路2包括第一晶閘管VT1、第二晶閘管VT2、第一二極管D1、和第二二極管D2。其中，第一二極管Dl的陽極連接第一晶閘管VTl的陰極，第一二極管Dl的陰極連接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽極連接第二晶閘管VT2的陰極，第二晶閘管VT2的陽極連接所述第一晶閘管VTl的陽極。第一晶閘管VTl和第一二極管Dl構成第一橋臂，第二晶閘管VT2和第二二極管D2構成第二橋臂。所述上電電路3，分別與所述單相交流電源I和整流電路2連接，用于限制上電產生的沖擊電流。所述上電電路3包括第一熱敏電阻VR1、第二熱敏電阻VR2、第三二極管D3、和第四二極管D4。所述第一熱敏電阻VRl和第二熱敏電阻VR2也可替換為普通功率電阻。其中，第三二極管D3的陰極連接所述整流電路2中的第一二極管Dl的陽極，第三二極管D3的陽極連接第一熱敏VRl的一端,第一熱敏電阻VRl的另一端連接第二熱敏電阻VR2的一端，第二熱敏電阻VR2的另一端連接第四二極管D4的陽極，第四二極管D4的陰極連接所述整流電路2中的第二二極管D2的陽極。該具體實例在控制上采取低端半控結構，理論上是需要采用二路隔離的驅動用開關電源，但是對于采用隔離變壓器驅動方案時，低端半控結構只需要一路驅動用開關電源。本發明所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路避免了因為上電而產生具有危害的沖擊電流，不會引起如電源側所接開關跳閘和負載側后級逆變電路的功率器件燒毀等問題，其電路結構簡單，控制方便，直流電壓平穩。所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路可廣泛應用在所有的前級電路為單相整流的電力變換器中，如變頻空調，變頻空調量大面廣。綜上所述，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于，所述單相整流器軟上電電路包括: 單相交流電源，用于為所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路供電； 整流電路，與所述單相交流電源連接，用于將所述單相交流電源輸出的交流電轉換成直流電；所述整流電路包括第一晶閘管、第二晶閘管、第一二極管、和第二二極管； 上電電路，分別與所述單相交流電源和整流電路連接，用于限制上電產生的沖擊電流；所述上電電路包括第一熱敏電阻、第二熱敏電阻、第三二極管、和第四二極管； 儲能電路，分別與所述整流電路和上電電路連接，用于對整流電路輸出的直流電濾波并儲蓄電能；所述儲能電路包括一電解電容。
2.根據權利要求1所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于:所述整流電路中第一二極管的陰極連接第一晶閘管的陽極，第一二極管的陽極連接第二二極管的陽極，第二二極管的陰極連接第二晶閘管的陽極，第二晶閘管的陰極連接所述第一晶閘管的陰極。
3.根據權利要求2所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于:所述第一晶閘管、第二晶閘管、第一二極管和第二二極管構成半控的2H橋結構，第一晶閘管和第一二極管構成第一橋臂，第二晶閘管和第二二極管構成第二橋臂。
4.根據權利要求1所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于:所述上電電路中第一熱敏電阻的一端連接所述整流電路中的第一 二極管的陰極，第一熱敏電阻的另一端連接第三二極管的陽極，第三二極管的陰極與第四二極管的陰極連接，第四二極管的陽極與第二熱敏電阻的一端連接，第二熱敏電阻的另一端連接所述整流電路中的第二二極管的陰極。
5.根據權利要求4所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于:第一熱敏電阻與第三二極管串聯，第二熱敏電阻與第四二極管串聯用于實現軟上電。
6.根據權利要求1所述的基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，其特征在于:所述儲能電路中的所述電解電容的正極形成直流電輸出正極，電解電容的負極形成直流電輸出負極。
全文摘要
本發明提供一種基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路，所述單相整流器軟上電電路包括單相交流電源，用于為所述基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路供電；整流電路，與所述單相交流電源連接，用于將所述單相交流電源輸出的交流電轉換成直流電；上電電路，分別與所述單相交流電源和整流電路連接，用于限制上電產生的沖擊電流；儲能電路，分別與所述整流電路和上電電路連接，用于對整流電路輸出的直流電濾波并儲蓄電能；本發明基于熱敏電阻的單相整流器軟上電電路避免了因為上電而產生具有危害的沖擊電流，不會引起如電源側所接開關跳閘和負載側后級逆變電路的功率器件燒毀等問題，且結構簡單，控制方便，適合頻繁起動與停機，直流電壓不會斷續。
文檔編號H02M1/36GK103117652SQ20131004810
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者朱俊, 劉智翎, 楊進寶, 王秉超, 唐飛軍, 王鵬 申請人:上海儒競電子科技有限公司